电气2013级卓班电力电子技术与电力系统分析 课程实训报告 专业：电气工程及其自动化 班级： 姓名： 学号： 指导教师：
兰州交通大学自动化与电气工程学院 2016 年 1 月日
电力电子技术与电力系统分析课程实训报告 1 电力电子技术实训报告 1.1 实训题目 1.1.1电力电子技术实训题目一 一．单相半波整流 参考电力电子技术指导书中实验三负载，建立MATLAB/Simulink环境下三相半波整流电路和三相半波有源逆变电路的仿真模型。仿真参数设置如下： (1)交流电压源的参数设置和以前实验相关的参数一样。 (2)晶闸管的参数设置如下： R=0.001Ω，L =0H，V f=0.8V，R s=500Ω，C s=250e-9F on (3)负载的参数设置 RLC串联环节中的R对应R d，L对应L d，其负载根据类型不同做不同的调整。 (4)完成以下任务： ①仿真绘出电阻性负载（RLC串联负载环节中的R d= Ω，电感L d=0，C=inf，反电动势为0）下α=30°，60°，90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L 和晶闸管两端电压U vt1的波形。 d ②仿真绘出阻感性负载下（负载R d=Ω，电感L d为，反电动势E=0）α=30°，60°，90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L d和晶闸管两端电压U vt1的波形。 ③仿真绘出阻感性反电动势负载下α=90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L d和晶闸管两端电压U vt1的波形，注意反电动势E的极性。 (5)结合仿真结果回答以下问题： ①该三项半波可控整流电路在β=60°，90°时输出的电压有何差异?
电力系统电气自动化的应用 发表时间：2018-08-02T15:36:37.827Z 来源：《电力设备》2018年第11期作者：刘晓松乔天时[导读] 摘要：随着科学技术的发展，信息技术也迎来了发展的春天，跟信息技术相关的电气自动化技术也得到广泛的应用和发展。 （国网四川省电力公司新津县供电分公司）摘要：随着科学技术的发展，信息技术也迎来了发展的春天，跟信息技术相关的电气自动化技术也得到广泛的应用和发展。电气自动化在电力系统中的应用越来越多，它能提高电力系统运行的可靠度，还能提高电力系统的工作效率。从电气自动化在电力系统中的应用现状入手，发现电气自动化在电力系统应用中存在的问题，探索电气自动化在电力系统中合理应用的对策。关键词：信息技术；电气自动 化；电力系统；可靠度；应用对策 1电气自动化在电力系统中的应用优势电气自动化是利用计算机技术，将信息系统、控制系统、电器设备等系统统一于一体的一门技术。电气自动化在电力系统中的应用，改变了传统的电力系统工作模式，优化了电力系统的工作能力，提高了电力系统的可靠度和工作效率。电气自动化具有自身独特的优势，可以稳固其在电力系统应用中的地位，笔者就电气自动化的优势进行了分析。 1.1提高了电力系统的信息化程度 电气自动化提高了电力系统的电力技术、电力设备和电力系统管理上的信息化程度，使电力系统的运行处于一个信息化管理控制的大系统中。电力系统从电力设备的监测控制、数据采集到电力设备的执行工作都处在一个自动化的控制之下，减少了人力资源的浪费，在最大程度上提高了电力系统的工作效率。电气自动化技术结合网络计算机技术，通过中央控制室对各个电力子系统进行有效的监控并发出正确的指令，使电力系统的运行处在一个稳定的环境下。电气自动化弥补了传统的电力系统控制信息不明确的缺陷，电气自动化将很多计算机应用软件运用到电力系统中，对电力系统的信息控制进行精确的监测。一旦发现不符合标准的情况，就会立即向反馈机制发出警报，并将重要的故障信息传输给电力系统的管理层，使电力管理人员以最快的速度接收到电力系统故障信息和故障部位，以便及时对电力系统做出应急措施。 1.2便于对电力系统进行维护工作 电力系统随着使用时间的增加，需要定期对其进行维护工作，传统的电力系统维护工作比较烦琐，并且消耗大量的人力，维护所花的时间也过长，影响电力系统的运行效益。而电气自动化应用到电力系统中后，其对电力系统的日常维护工作就显得十分方便，电气自动化是与计算机软件应用相结合的技术，计算机硬、软件的灵活性非常大，并对电力系统的数据采集工作都有记录。维修人员可以通过计算机软件反馈过来的数据信息，科学评估电力设备的运行状态，并通过计算机技术在线上对电力系统进行维护。电气自动化所用到的计算机软件还可以进行应用扩充，根据不同的需要适当地对应用软件进行改进，力求电力系统的可靠度达到最优化。 1.3便于进行电力系统的管理工作 电气自动化的一大优势就是便于控制，自动化本身就具有易于控制的意思，科学技术的不断发展，给信息化的发展带来了美好的前景，各种信息技术应用层出不穷。电气自动化在电力系统中的应用提高了电力系统的可操作性，并给电力系统的管理带来了便利，电气自动化可以通过一根光纤对整个系统进行统一的控制工作。电力系统中大大小小设备的运行情况都受中央控制室的有效控制，中央控制室的操作界面也十分友好，便于工作人员进行操作。电气自动化对每个电力设备进行有效的监控，系统采集的数据可以进行相应的分析工作，减少了人力的消耗和工时的浪费，大大提高了电力系统的管理效率。 2电气自动化在电力系统中的应用分析随着计算机技术和信息控制技术的发展，电气自动化在电力系统中的应用已经越来越深入，电气自动化依托计算机技术应用于电力系统的各个环节当中，使得电力系统便于控制、便于维护，提高了电力系统的信息化程度。笔者介绍几个电气自动化在电力系统中的具体应用，探讨电气自动化在电力系统中的应用前景。 2.1智能变电站的出 现智能变电站是通过先进、可靠的智能设备，将变电站内的电力信息汇集到一个信息系统中实现的，可以对全站的电力信息进行实时监控和统计。变电站信息系统通过电力信息的横向和纵向交流，实现电力管理系统各层次之间的信息传输，且数据标准化处理后有助于各层次间的数据接收。智能变电站通过信息系统对电力信息进行实时监控，避免了由于人员的失误而造成的危害，实现电力网络的高效运行。智能变电站具有监控、预警、应急的功能，在危险隐患出现的时候能对系统做出预警，显示出现问题的地方。如果系统可以自己解决，就会做出相应的应急措施，如果不能，就会上报给工作人员，然后工作人员再对统计的电力信息及参数进行分析，做出正确的决策。 2.2电力系统中的仿真技术 电气自动化在电力系统中的有效应用，提高了对电力设备运行数据的监控能力，并增加了数据记录和数据分析的应用软件，电力系统可以对记录数据进行仿真模拟，查找出电力系统存在的缺陷，并及时采取弥补措施。电气自动化技术可以对电力系统进行即时信息的采集和处理工作，对那些动态的、不好控制的数据信息进行实验模拟，在模拟过程中找出系统可能会发生故障的地方及原因，并对其进行相应的改进。 2.3电力系统中的电网技术 电网技术可以将全国的电厂、变电站和送电信息连接在一起，对电力系统进行高效的控制，全国的电力信息汇总到一起，便于对电力资源进行合理的配置，提高电力系统的工作效益。电力系统中的电网技术可以对电力信息进行自动的控制，当地区的电力配置发生不均衡的情况时，可以自动在线上进行有效调节，节省电力资源，同时为电力系统的配置工作带来便利。 3电力系统中电气自动化的发展趋势 3.1变换器电路从低频向高频方向发展 随着电力电子器件的更新，由它组成的变换器电路也必然要换代。应用普通晶闸管时，直流传功的变换器主要是相控整流，而交流变频船动则是交一直一交变频器。当电力电子器件进入第二代后，更多是采用PWM变换器了。采用PWM方式后，提高了功率因数，减少了高次谐波对电网的影响，解决了电动机在低频区的转矩脉动问题。但是PWM逆变器中的电压、电流的谐波分量产生的转矩脉动作用在定转子上，使电机绕组产生振动而发出噪声。
储能技术的三类价值体现 在过去相当长一段时间，储能在电网的应用技术主要是抽水蓄能，应用领域主要是移峰填谷、调频及辅助服务等。近年来，随着新能源发电技术的发展，风电、太阳能光伏发电等波动性电源接入电网的规模不断扩大，以及分布式电源在配网应用规模的扩大，储能及其在电网的应用领域和应用技术都发生了很大变化。储能技术类型不断增多，应用范围也在扩大，本文就从储能技术的类型与应用范围谈起。 储能技术即能量存储和再利用的技术，按其基本原理分类，可分为物理储能、化学储能以及一些前沿储能技术，其中物理储能包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超导储能等，化学储能有铅炭电池、锂离子电池、液流电池、钠硫电池、超级电容器等，液态金属电池、铝空气电池、锌空气电池等属于比较前沿的技术。不同的储能技术其特征和应用范围也有所区别。单从储能技术评价指标来看，就包括功率规模、持续时间、能量密度、功率密度、循环效率、寿命、自放电率、能量成本、功率成本、技术成熟度、环境影响等。可以说，没有一种单一储能技术可以适应所有的储能需求，应按需选择合适的储能技术或技术组合。 1、储能技术简介 1.1抽水蓄能电站 抽水蓄能使用两个不同水位的水库。谷负荷时，将下位水库中的水抽入上位水库;峰负荷时，利用反向水流发电。抽水储能电站的最大特点是储存能量大，可按任意容量建造，储存能量的释放时间可以从几小时到几天，其效率在70%——85%。 1.2压缩空气储能 压缩空气储能系统主要由两部分组成：一是充气压缩循环，二是排气膨胀循环。在夜间负荷低谷时段，电动机—发电机组作为电动机工作，驱动压缩机将空气压入空气储存库;白天负荷高峰时段，电动机—发电机组作为发电机工作，储存的压缩空气先经过回热器预热，再与燃料在燃烧室里混合燃烧后，进入膨胀系统中(如驱动燃气轮机)发电。 1.3飞轮储能系统 飞轮储能利用电动机带动飞轮高速旋转，将电能转化成机械能储存起来，在需要时飞轮带动发电机发电。近年来，一些新技术和新材料的应用，使飞轮储能技术取得了突破性进展，例如：磁悬浮技术、真空技术、高性能永磁技术和高温超导技术
电力电子技术在电力系统中的应用 中文摘要:本文就电力电子技术在电力系统应用的主要方面做一介绍，电力电子技术是一个以功率半导体器件、电路技术、计算机技术、现代控制技术为支撑的技术平台。文章介绍了电力电子技术在电力系统各个环节中的应用及在电力系统中的应用前景。以风力发电为例子，介绍了风力发电系统及其中应用较多的几种电力电子器件及电力电子技术，分析了各种方法的特点、功用和发展。 关键字:电力电子技术电力系统应用风力发电 电力电子技术在电力系统中的应用涉及到提高输电能力、改善电能质量、提高电网运行稳定性、可靠性、控制的灵活性及降低损耗等重大问题。电力系统中电力半导体装置很多，大到直流输电用的整流、逆变装置，小到电视机电源，电池充电器，还包括变频、斩波（直流调压）和交流调压装置等，其应用遍布于电力系统各个电压等级。 1.高压直流输电技术（HVDC） 目前，全世界HVDC工程已达50多个，总设备容量超过36GW。新一代HVDC技术中 正在考虑使用GTO、IGBT等可关断器件，以及脉宽调制（PWM）等技术。在国内高压 输电工程建设和国外设备、技术的引进、吸收的基础上，立足国内搞小容量的HVD C工程的设计和制造，将是可行和必要的。 2.静止无功补偿器（SVC） SVC是用以晶闸管为基本元件的固态开关替代了电气开关，实现快速、频繁地 以控制电抗器和电容器的方式改变输电系统的导纳。SVC可以有不同的回路结构， 按控制的对象及控制的方式不同分别称之为晶闸管投切电容器（TSC）、晶闸管投 切电抗器（TSR）或闸管控制电抗器（TCR）。 我国输电系统五个500kV变电站用的SVC容量在105~170Mvar，均为进口设备， 型式为TCR加TSC或机械投切电容器组。国内工业应用的TCR装置大约有20套，容量 在10~55Mvar，其中一小半为国产设备。低压380V供电系统有各类TSC型国产无功补 偿设备在运行，但至今仍没有一套国产的SVC在我国的输变电系统运行。 3.灵活交流输电系统（FACTS）
储能技术及其在现代电力系统中的应用 内容摘要 从电力系统安全高效运行的角度论述了电能存储技术的重要性，介绍了目前常用的几种储能技术的发展现状，指出了该领域当前的热点研究问题。 现代电力系统中的新问题 安全、优质、经济是对电力系统的基本要求。近年来，随着全球经济发展对电力需求的增长和电力企业市场化改革的推行，电力系统的运行和需求正在发生巨大的变化，一些新的矛盾日显突出，主要的问题有：①系统装机容量难以满足峰值负荷的需求。②现有电网在输电能力方面落后于用户的需求。③复杂大电网受到扰动后的安全稳定性问题日益突出。④用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高。⑤电力企业市场化促使用户则需要能量管理技术的支持。⑥必须考虑环境保护和政府政策因素对电力系统发展的影响。 2000年到2001年初，美国加州供电系统由于用电需求的增长超过电网的供电能力，出现了电力价格大范围波动以及多次停电事故；我国自2002年以来，已连续四年出现多个省市拉闸限电的状况；在世界上的其他国家和地区，也不同程度地出现了电力供应短缺的现象。系统供电能力，尤其是在输电能力和调峰发电方面的发展已经落后于用电需求的增长，估计这种状况还会在一段时间内长期存在，对电力系统的安全运行将带来潜在的威胁。 加强电网建设（新建输电线路和常规发电厂），努力提高电网输送功率的能力，可以保证在满足系统安全稳定运行的前提下向用户可靠地输送电能。但是，由于经济、环境、技术以及政策等方面因素的制约，电网发展难以快速跟上用户负荷需求增长的步伐，同时电网在其规模化发展过程中不可避免地会在一段时间甚至长期存在结构上的不合理问题；另一方面，随着电力企业的重组，为了获取最大利益，企业通常首先选择的是尽可能提高设备利用率，而不是投资建设新的输电线路和发电厂。因此，单靠上述常规手段难以在短时间内有效地扭转电力供需不平衡的状况。 长期以来，世界各国电力系统一直遵循着一种大电网、大机组的发展方向，按照集中输配电模式运行。在这种运行模式下，输电网相当于一个电能集中容器，系统中所有发电厂向该容器注入电能，用户通过配电网络从该容器中取用电能。对于这种集中式输配电模式，由于互联大系统中的电力负荷与区域交换功率的连续增长，远距离大容量输送电能不可避免，这在很大程度上增加了电力系统运行的复杂程度，降低了系统运行的安全性。 目前，电力系统还缺乏高效的有功功率调节方法和设备，当前采用的主要方法是发电机容量备用（包括旋转备用和冷备用），这使得有功功率调控点很难完全按系统稳定和经济运行的要求布置。某些情况下，即使系统有充足的备用容量，如果电网发生故障导致输电能力下降，而备用机组又远离负荷中心，备用容量的电力就难以及时输送到负荷中心，无法保证系统的稳定性。因此，在传统电力系统中，当系统中出现故障或者大扰动时，同步发电机并不总是能够足够快地响应该扰动以保持系统功率平衡和稳定，这时只能依靠切负荷或者切除发电机来维持系统的稳定。但是，在大电网互联的模式下，局部的扰动可能会造成对整个电网稳定运行的极大冲击，严重时会发生系统连锁性故障甚至系统崩溃。美国和加拿大2003年8月14日发生的大停电事故就是一个惨痛的教训。如果具有有效的有功和无功控制手段，快速地平衡掉系统中由于事故产生的不平衡功率，就有可能减小甚至消除系统受到扰动时对电网的冲击。 在现代电力系统中，用户对于电能质量和供电可靠性的要求越来越高。冲击过电压、电压凹陷、电压闪变与波动以及谐波电压畸变都不同程度地威胁着用户设备特别是敏感性负荷的正常运行。电力市场化的推行也促使电力供应商和用户一起共同寻求新的能量管理技术支
如图所示为一无穷大功率供电的三相对称系统，短路发生前系统处于稳定运行状态。假设a 相电流为)sin(i |0|0?αω-+=t (1-1) 式中， 2 22|0|m )'()'(L L R R U I m +++= ω,) '()'(arct an R R L L ++=ω? 假设t=0s 时刻，f 点发生三相短路故障。此时电路被分成俩个独立回路。由无限大电源供电的三相电路，其阻抗由原来的)'()'(L L j R R +++ω突然减小为L j R ω+。由于短路后的电路仍然是三相对称的，依据对称关系可以得到a 、b 、c 相短路全电流的表达式 []a T t m m m e I I t I ----+-+=)sin()sin()sin(i |0||0|a ?α?α?αω [ ] α ?α?α?αωT t m e I I t I - -----+--+=)120sin()120sin()120sin(i m |0||0|m b 。 。。 [ ] α ?α?αααωT t m m m c e I I t I - -+--++-++=)120sin()120sin()120sin(i |0||0|。 。。 式中， 2 2m )(L R U I m ω+= 为短路电流的稳态分量的幅值。 短路电流最大可能瞬时值称为短路电流的冲击值，以m i 表示。冲击电流主要用于检验电气设备和载流导体在短路电流下的受力是否超过容许值，即所谓的动稳定度。由此可得冲击电流的计算式为 m m 01.001 .0m )e 1(i I K I e I I im T T m m =+=+≈α α 式中，im K 称为冲击系数，即冲击电流值对于短路电流周期性分量幅值的倍数；αT 为时间常数。 短路电流的最大有效值m I 是以最大瞬时值发生的时刻（即发生短路经历约半个周期）为中心的短路电流有效值。在发生最大冲击电流的情况下，有 22 2m 2 1(21)1(m 2） -+= -+= im I im I im K K I I m 短路电流的最大有效值主要用于检验开关电器等设备切断短路电流的能力。 无穷大功率电源供电系统仿真模型构建 假设无穷大功率电源供电系统如图所示，在0.02s 时刻变压器低压母线发生三相短路故障，仿真其短路电流周期分量幅值和冲击电流的大小。线路参数为 ;km 17.0,km 4.0,5011Ω=Ω==r x km L 变压器额定容量A MW S N ?=20，电压 U s %=10.5，短路损耗KW P s 135=?,空载损耗KW P 220=?，空载电流I 0%=0.8，变比 11110=T K ，高低压绕组均为Y 形联结；并设供点电压为110KV 。其对应的Simulink 仿真
几款主流电子电路仿真软件优缺点比较 电子电路仿真技术是当今相关专业学习者及工作者必须掌握的技术之一，它有诸多优点：第一，电子电路仿真软件一般都有海量而齐全的电子元器件库和先进的虚拟仪器、仪表，十分方便仿真与测试；第二，仿真电路的连接简单快捷智能化，不需焊接，使用仪器调试不用担心损坏；大大减少了设计时间及金钱的成本；第三，电子电路仿真软件可进行多种准确而复杂的电路分析。 随着电子电路仿真技术的不断发展，许多公司推出了各种功能先进、性能强劲的仿真软件。既然它们能百家争鸣，那么肯定是在某些方面各有优劣的。下面就针对几款主流电子电路仿真软件的优缺点进行比较。 (1) Multisim 在模电、数电的复杂电路虚拟仿真方面，Multisim是当之无愧的一哥。它有形象化的极其真实的虚拟仪器，无论界面的外观还是内在的功能，都达到了的最高水平。它有专业的界面和分类，强大而复杂的功能，对数据的计算方面极其准确。在我们参加电子竞赛的时候，特别是模拟方向的题目，我们用得最多的仿真软件就是Multisim。同时，Multisim不仅支持MCU，还支持汇编语言和C语言为单片机注入程序，并有与之配套的制版软件NI Ultiboard10，可以从电路设计到制板layout一条龙服务。 Multisim的缺点是，软件过于庞大，对MCU的支持不足，制板等附加功能比不上其他的专门的软件。 （2）Tina Tina的界面简单直观，元器件不算多，但是分类很好，而且TI公司的元器件最齐全。在比赛时经常用到TI公司的元器件，当在Multisim找不到对应的器件时，我们就会用到Tina来仿真。 Tina的缺点是，功能相对较少，对TI公司之外的元器件支持较少。 (3) Proteus
一、填空题 1、安装接线图包括_________、_________和_________。 2、电力系统相间短路的形式有_________短路和_________短路。 3、电力系统接地短路的形式有_________接地短路和_________接地短路。 4、继电保护的可靠性是指保护在应动作时_________,不应动作时_________。 5、三相一次自动重合闸装置通常由_________元件、_________元件、_________元件和 _________元件。 6、变压器轻瓦斯保护动作于_________，重瓦斯保护动作于_________。 7、电力系统中性点接地方式有：_________、_________和中性点不接地。 8、在我国，110kV及以上的系统中性点采用_________，60kV及以下系统中性点采用 _________。 9、电力系统对继电保护的基本要求是_________、_________、_________、_________。 10、电力系统内部过电压一般有_________和_________。 11、电力系统中最基本的防雷保护装置有_________、_________、_________、_________。 12、电力线路相间短路的三段式电流保护是指_________电流速断保护、_________电流速断保护、_________过电流保护。 13、电力市场的基本特征是_________、_________、_________、_________。 14、电力市场的基本原则是_________、_________、_________。 15、我国电力体制改革的总体目标是建立_________、_________、_________的电力市场。 16、电力网通常按电压等级的高低、供电范围的大小分为_________、_________、_________。 17、电能具有_________、_________、_________等优点。 18、自动重合闸作用在线路上发生暂时性故障时，迅速恢复供电，从而可提高供电的 _________。 19、衡量电压的质量指标通常包括_________、_________、_________。 20、通常，要求电力系统供电电压（或电流）的波形为_________。 21、谐波电压是谐波电流在系统_________上的压降。 22、电气设备分为_________、_________。 23、电力系统中性点经消弧线圈接地时，有三种补偿方式，即_________、_________、_________。 24、构成客观世界的三大基础是_________、_________、_________。 25、能源按获得的方法可分为_________、_________。 26、能源按被利用的程度可分为_________、_________。 27、能源按本身的性质可分为_________、_________。 28、火力发电厂能量转换过程是_________ _________ _________ _________。 29、凝汽式火力发电厂三大主机是指_________、_________、_________。 30、核电厂的系统和设备有两大部分组成_________、_________。 31、海洋能主要有_________、_________、_________等。 32、输变电系统是电力系统的组成部分，包括_________、_________。 33、输电线路按电力线路的结构可分为_________、_________。 34、无汇流母线接线形式有_________、_________、_________。 35、保护接地按电源中性点接地方式不同可分为_________、_________、_________三种。
常用应用电路 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
555时基集成电路的应用 555时基电路分TTL和CMOS两大类。图是TTL型电路的内部结构图。从图中可以看出，它是由分压器、比较器、R-S触发器、输出级和放电开关等组成的。电路中的比较器的主要功能是对输入电压和分压器形成的基准电压进行比较，把比较的结果用高电平"1"或低电平"0"两种状态在其输出端表现出来。555电路中的R-S触发器是由两个与非门交叉连接构成的。为了使R-S触发器直接置零，触发器还引出一个MR端，只要在MR端置太低电平"0"，不管触发器原来处于什么状态，也不管它输入端加的是什么信号，触发器会立即置零，即Q=0=Uo，所以MR端也称为总复位端。为了使555电路有更好的性能，触发器的输出端Q是经非门反相后送到输出端U。的。由于非门的放大作用，555电路的负载能力得到提高。555电路在使用中大多跟电容器的充放电有关，例如用555组成定时电路时，定时的长短是由RC电路的充电时间常数确定的。为了使定时器能反复使用，在完成一次定时控制后，应将电容C上的电荷放掉，为下一次定时工作做好准备"因此在555电路中特设了一个放电开关，它就是三极管VT。当555电路输出端电平U。=0时，Q=1，VT 处于导通状态;当输出端电平U。=1时，Q=O，VT处于截止状态，相当于DIS端开路。因此三极管VT起到了一个开关的作用。当U。=0时，开关闭合，为电容提供了一个接地的放电通路;当U。=1时，开关断开，DIS端开路，电容器不能放电。 TTL形555电路的内部结构电路中的UC端为外加基准电压的控制端。由于制造工艺的原因，CMOS型555时基电路的内部结构和TTL型555时基电路是不太一样的,如图所示。但它们的引脚功能及输入和输出逻辑功能是相同的，两种555电路有着完全相同的外特性。 CMOS型555电路内部结构 简化了的555内部电路 555时基电路的逻辑功能为了描述555时基电路的外特性，可以把它们的内部电路简化成为一个带放电开关的特殊R-S触发器，放电开关受刁端的控制，如图所示。它的逻辑功能见表。CMO5型555电路内部结构简化不的555内部电路555时基电路的逻辑功能从简化的内部电路结构和逻辑功能表中可以看出，555电路有以下儿个特点: ①两个输入端触发电平的羽值要求不同。在TH输入端加上大于(或Vc)的电压时，可以把触发器置于"O"状态，即u。=0。在TR 端加上小于(或)的电压时，可以把触发器置于"1"状态，即u。=1。 ②复位端而可低电平有效，平时应为高电平。 ③对于放电开关端DIS，当U。为低电平时，DIS端接地;当U。为高电平时，DIS对地 开路。 555内部电原理图 我们知道，555电路在应用和工作方式上一般可归纳为3类。每类工作方式又有很多个不同的电路。在实际应用中，除了单一品种的电路外，还可组合出很多不同电路，如：多个单稳、多个双稳、单稳和无稳，双稳和无稳的组合等。这样一来，电路变的更加复杂。为了便于我们分析和识别电路，更好的理解555电路，这里我们这里按555电路的结构特点进行分类和归纳，把555电路分为3大类、8种、共18个单元电路。每个电路除画出它的标准图型，指出他们的结构特点或识别方法外，还给出了计算公式和他们的用途。方便大家识别、分析555电路。下面将分别介绍这3类电路。 单稳类电路 单稳工作方式，它可分为3种。见图示。 双稳类电路 这里我们将对555双稳电路工作方式进行总结、归纳。555双稳电路可分成2种。 无稳类电路
实验七 基于Simulink 的简单电力系统仿真实验 一． 实验目的 1) 熟悉Simulink 的工作环境及SimPowerSystems 功能模块库； 2) 掌握Simulink 的的powergui 模块的应用； 3) 掌握发电机的工作原理及稳态电力系统的计算方法； 4）掌握开关电源的工作原理及其工作特点； 5）掌握PID 控制对系统输出特性的影响。 二．实验内容与要求 单机无穷大电力系统如图7-1所示。平衡节点电压044030 V V =∠?。负荷功率10L P kW =。线路参数：电阻1l R =Ω；电感0.01l L H =。发电机额定参数：额定功率100n P kW =；额定电压440 3 n V V =；额定励磁电流70 fn i A =；额定频率50n f Hz =。发电机定子侧参数：0.26s R =Ω，1 1.14 L mH =，13.7 md L mH =，11 mq L mH =。发电机转子侧参数：0.13f R =Ω，1 2.1 fd L mH =。发电机阻尼绕组参数：0.0224kd R =Ω，1 1.4 kd L mH =，10.02kq R =Ω，11 1 kq L mH =。发电机转动惯量和极对数分别为224.9 J kgm =和2p =。发电机输出功率050 e P kW =时，系统运行达到稳态状态。在发电机输出电磁功率分别为170 e P kW =和2100 e P kW =时，分析发电机、平衡节点电源和负载的电流、电磁功率变化曲线，以及发电机转速和功率角的变化曲线。
G 发电机节点 V 负 荷 l R l L L P 图 7.1 单机无穷大系统结构图 输电线路 三．实验步骤 1. 建立系统仿真模型 同步电机模块有2个输入端子、1个输出端子和3个电气连接端子。模块的第1个输入端子（Pm）为电机的机械功率。当机械功率为正时，表示同步电机运行方式为发电机模式；当机械功率为负时，表示同步电机运行方式为电动机模式。在发电机模式下，输入可以是一个正的常数，也可以是一个函数或者是原动机模块的输出；在电动机模式下，输入通常是一个负的常数或者是函数。模块的第2个输入端子（Vf）是励磁电压，在发电机模式下可以由励磁模块提供，在电动机模式下为一个常数。 在Simulink仿真环境中打开Simulink库，找出相应的单元部件模型，构造仿真模型，三相电压源幅值为4403，频率为50Hz。按图连接好线路，设置参数，建立其仿真模型，仿真时间为5s，仿真方法为ode23tb，并对各个单元部件模型的参数进行修改，如图所示。
我国电力系统对大规模储能的需求分析 摘要：电化学储能作为一种调节速度快、布置灵活、建设周期短的调节资源日 益受到人们的关注和重视。推动 GW 级电化学储能建设应用，构建更加灵活高效的电力系统，是保障“十四五”以及未来新能源健康发展和电力系统稳定运行的 必然要求。本文所研究的大规模储能指的是技术上的电化学储能，所提及 的储能电站指的工程上的电化学储能电站。 关键词：电力系统；大规模储能；需求分析 常见储能技术 （1）物理储能包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等，其中最成熟的也是最普及 的是抽水储能，其主要的应用场景是在电力系统中参与削峰填谷、调频调相等。抽水储能的 时间长短各异，从几个小时一直到几天，其能量转换效率为 70%~85% 之间。但抽水储能电 站也有其不利因素，其建设受到地形的限制因素较多，建设周期也因地形地貌而异，一般周 期都较长。当用电的区域与抽水蓄能电站相距较远时，其效率也得不到保证，过程中的消耗 较大。压缩空气储能早在 1978 年就实现了应用，但由于受地形、地质条件制约，没有大规 模推广。飞轮储能是将电能转化成机械能，以能量转换的方式将能量储存起来，在需要时飞 轮运转使发电机发电产生电能。飞轮储能的有点是寿命较长且无污染，但是其可发出的能量 密度较低，可以考虑作为蓄电池方式的补充方案进行建设。（2）化学储能的方式是现有的 几种储能方式中最多的。在化学储能范围内其技术水平和应用的条件也各有不同。首先，蓄电池储能是最成熟，最被广泛大众所应用的技术，根据其化学组成部分的不同可分为铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、钠硫电池等。铅酸电池的技术在现阶段已经成熟， 可以作为大容量大规模储能系统，其单位成本和储能成本都很低，安全性可靠性也十分优秀，已经与小型的风力、光伏发电系统和中小型的分布式发电系统中得到了应用，但是铅酸电池 有一个致命弱点就是铅是重金属，会对环境造成污染，不符合当下绿色能源、清洁能源的发 展趋势，所以其不具备未来的发展空间，仅能在现阶段小范围使用。锂离子、钠硫、镍氢电池等这些蓄电池存在着其制造成本过高的问题，作为大规模的储能电站还不成熟，产品的性 能目前尚无法满足储能的要求，其经济性也无法实现商业化运营。最后超级电容是 1970 年 来开始产生的储能器件，其原理是使用特殊的电极材料和电解质，这种超级电容是普通的 20-1000 倍，其优点是容量巨大，而且还保留了传统的电容器的释放能量快的特点，目前已 经不断应用于高山气象站、边防哨所等电源供应场合。 我国电力系统对大规模储能的需求分析 特高压电网过渡期面临的问题 随着大容量直流、高比例新能源的发展，我国电源、电网格局都发生了重大变化。以低 惯量、弱支撑为特征的新能源机组在电网中的比例不断增加，跨区输送的大容量直流替代了 受端电网的部分常规电源，导致电网中传统的同步发电机组占比逐渐降低，同步电网的惯量支撑和一次调频能力不断下降，频率的支撑和调节能力难以应对大容量直流闭锁造成的功率 不平衡量冲击，造成频率跌落深度增大，频率恢复困难，系统安全稳定受到威胁。在跨大区 交直流混联电网中，跨区直流的闭锁还可能引发大区间交流联络线上的大规模潮流转移，造成跨区同步互联电网之间的失稳和解列事故。2015 年 9 月 19 日锦 苏特高压直流发生双极闭锁，引起华东电网瞬时损失功率 490 万千瓦 ( 设计容量 720 万 千瓦 )，当日负荷水平 1.5 亿千瓦，网内开机容量
一．当今流行的电路仿真软件及其特性 电路仿真属于电子设计自动化（EDA）的组成部分。一般把电路仿真分为三个层次：物理级、电路级和系统级。教学中重点运用的为电路级仿真。 电路级仿真分析由元器件构成的电路性能，包括数字电路的逻辑仿真和模拟电路的交直流分析、瞬态分析等。电路级仿真必须有元器件模型库的支持，仿真信号和波形输出代替了实际电路调试中的信号源和示波器。电路仿真主要是检验设计方案在功能方面的正确性。电路仿真技术使设计人员在实际电子系统产生之前，就有可能全面地了解电路的各种特性。目前比较流行的电路仿真软件大体上说有：ORCAD、Protel、Multisim、TINA、ICAP/4、Circuitmaker、Micro-CAP 和Edison等一系列仿真软件。 电路仿真软件的基本特点： ●仿真项目的数量和性能： 仿真项目的多少是电路仿真软件的主要指标。各种电路仿真软件都有的基本功能是：静态工作点分析、瞬态分析、直流扫描和交流小信号分析等4项；可能有的分析是：傅里叶分析、参数分析、温度分析、蒙特卡罗分析、噪声分析、传输函数、直流和交流灵敏度分析、失真度分析、极点和零点分析等。仿真软件如SIMextrix只有6项仿真功能，而Tina6.0有20项，Protel、ORCAD、P-CAD等软件的仿真功能在10项左右。专业化的电路仿真软件有更多的仿真功能。对电子设计和教学的各种需求考虑的比较周到。例如TINA的符号分析、Pspice和ICAP/4的元件参数变量和最优化分析、Multisim的网络分析、CircuitMaker的错误设置等都是比较有特色的功能。 Pspice语言擅长于分析模拟电路，对数字电路的处理不是很有效。对于纯数字电路的分析和仿真，最好采用基于VHDL等硬件描述语言的仿真软件，例如，Altera公司的可编程逻辑器件开发软件MAX+plusII等。 ●仿真元器件的数量和精度： 元件库中仿真元件的数量和精度决定了仿真的适用性和精确度。电路仿真软件的元件库有数千个到1--2万个不等的仿真元件，但软件内含的元件模型总是落后于实际元器件的生产与应用。因此，除了软件本身的器件库之外，器件制造商的网站是元器件模型的重要来源。大量的网络信息也能提供有用的仿真模型。设计者如果对仿真元件模型有比较深入的研究，可根据最新器件的外部特性参数自定义元件模型，构建自己的元件库。对于教学工作者来说，软件内的元件模型库，基本上可以满足常规教学需要，主要问题在于国产元器件与国外元器件的替代，并建立教学中常用的国产元器件库。
2-2 何谓负荷特性？负荷特性如何分类？ 答：电力系统综合负荷取用的功率一般要随系统运行参数（主要试电压U 或频率f ）的变化而变化，反映这种变化规律的曲线或数学表达式称为负荷特性。 负荷特性有静态特性和动态特性之分。 2-3 何谓谐波含量、谐波总崎变率和谐波含有率？ 答：谐波含量是指各次谐波平方和的开方，分为谐波电压含量和谐波电流含量。 谐波电压含量可表示为 H U = 谐波电流含量可表示为 H I =的比值的百分数称为谐波总崎变率，用THD 表示。由此可得： 电压总崎变率为 1 100%H U U THD U =?电流总崎变率为 1 100%H I I THD I =? 3-5. 交流电弧的特点是什么？采用哪些措施可以提高开关的熄弧能力？ 答：交流电弧的特点是电流每半个周期要经过零值一次。在电流经过零值时，电弧会自动熄灭。加速断口介质强度的恢复速度并提高其数值是提高开关熄弧能力的主要方法： (1) 采用绝缘性能高的介质 (2) 提高触头的分断速度或断口的数目，使电弧迅速拉长；(电弧拉长，实际上是使电弧上的 电场强度减小，则游离减弱，有利于灭弧，伏安特性曲线抬高) (3) 采用各种结构的灭弧装置来加强电弧的冷却，以加快电流过零后弧隙的去游离过程。 4-11. 中性点接地方式有几种类型？概述它们的优缺点。 答：中性点的接地方式可分为两大类：一类是大电流接地系统（或直接接地系统），包括中性点直线接地或经小阻抗接地；另一类是小电流接地系统（或非直接接地系统），包括中性点不接地或经消弧线圈接地。 在大电流接地系统中发生单相接地故障时，接地相的电源将被短接，形成很大的单相接地电流。此时断路器会立即动作切除故障，从而造成停电事故。单相接地短路后，健全相的电压仍为相电压。 在小电流接地系统中发生单相接地故障时，不会出现电源被短接的现象，因此系统可以带接地故障继续运行（一般允许运行2小时），待做好停电准备工作后再停电排除故障。可见采用小电流接地的运行方式可以大大提高系统供电的可靠性。但这种运行方式的缺点是，发生单相接地时非接地相的对地电压将上升为线电压，因此线路及各种电气设备的绝缘均要按长期承受线电压的要求设计，这将使线路和设备的绝缘费用增大。电压等级愈高，绝缘费用在电力设备造价中所占的比重也愈大。
基于大数据的电力系统数据应用 发表时间：2018-12-25T16:19:20.450Z 来源：《电力设备》2018年第23期作者：张新伯[导读] 摘要：电能与生产生活密切相关，电能的生产与传输需要经过电力系统发电、输电、变电等一系列复杂的过程完成，电力系统的生产、监控、测量、通信过程中产生了大量的数据，有效利用这些数据提高电力系统的安全可靠运行水平，是电力企业提高管理水平的重要途径。 （深圳供电局有限公司广东深圳 518000）摘要：电能与生产生活密切相关，电能的生产与传输需要经过电力系统发电、输电、变电等一系列复杂的过程完成，电力系统的生产、监控、测量、通信过程中产生了大量的数据，有效利用这些数据提高电力系统的安全可靠运行水平，是电力企业提高管理水平的重要途径。本文分析了电力自动化系统数据类型、电力系统数据应用现状及当前大数据的具体应用，提出了未来如何利用电力系统大数据来优化企业管理的策略，仅供参考。 关键词：电力大数据；电力系统数据处理；应用在当前我国电力行业的发展背景下，电力企业之间的市场竞争也变得越来越激烈。而单个电力企业要想在这种复杂的市场环境中取得优势，就必须要在发展过程中不断提高自身技术水平。如果能够将大数据技术充分应用到电力企业的各项业务中，就可以更好的处理企业业务发展中的各类数据，并对电力大数据信息进行必要的预测，真正的变革整个电力系统的管理模式。但就当前的实际现状来看，大数据技术在我国大部分电力企业中的应用水平都非常有限，并没有充分发挥其价值。之所以出现这种情况，就是因为一些电力企业没有明确大数据技术的应用前景，无法将大数据技术跟电力系统各项活动融合在一起。在这种情况下，就有必要分析大数据在电力系统中的具体应用现状和应用前景。 1大数据概述 大数据作为一种新型的数据信息处理技术，能够通过对大量数据信息的选择和分析，进行整理、计算等，筛选出其中蕴含的规律，进而选取有价值的数据信息。大数据具有数量大、范围广、数据类型复杂多样、内容丰富、数据的来源可靠、数据处理时效高等优势，近年来在各个行业得到了普及和推广。 2大数据在电力系统中应用的重要意义大数据技术在我国电力系统中具有多个方面的应用意义，能够促进我国电力系统的稳定高效发展。一方面，大数据技术的应用能够解决我国电力系统对于数据收集和处理的困难。特别是目前我国电力系统运作过程中涉及到的电力设备不断变多，而每一种电力设备的数据结构类型也比较复杂。使用大数据技术能够更有效的处理这些数据信息。另一方面，大数据技术的使用也可以显著提高我国电力系统的技术层次，引入数据挖掘等各项先进技术，提高电力企业的技术层次。 3大数据目前对于电网存在的问题 3.1现有营销系统数据以及对客户的深度分析不够 现有营销技术支撑系统仅仅作为业务支撑体系，用于基础数据收集、运行数据计算工具，仅局限于正常的营销业务的处理，仅仅能够生成一些功能单一的固定报表数据。一个月使用一次，很难将相互孤立的数据与用户用电特征、电力使用环境等因素进行分析与关联，数据使用率低，造成了对客户的价值分析能力不足。随着社会进步与营销相关业务的发展，无论是数据采集，还是电费计算，电网营销数据每年的增长速度较快，数据完整性有很大提高，在数据真实性与及时性方面也有一定提高，但是目前营销系统、信息采集与PMS、供电可靠性等其他系统的信息匹配方面依然存在问题，还有这部分的数据不一致，不准确，造成了营销系统的数据更新压力很大，难以成为多方数据的共享平台，内部无法为公司决策层提供数据支撑，更不要说对客户的用电分析，难以为客户的深度分析提供有力支撑。 3.2没有形成专业的协同运作 造成大量数据形成了信息孤岛，没有真正达到信息的纵向集成与横向联合，没有专门的运转部门进行绩效考核与实际可靠有效的合并机制，多年来一直单轨运行，数据更新不及时，工作平台不共享，造成重复工作很多，难免形成数据疏漏，经常出现系统运行一段时间后，需要大量时间进行数据重新梳理，没有形成日常化更新运作，人员变动频繁，交接疏漏时有发生。 3.3数据量大，可靠性低 电力自动化系统在运行过程中会产生大量的数据，而不同的数据代表不同的信息，电力自动化系统是由许多的子系统构成，各个子系统的数据库中储存着相关的数据信息，整个系统中的数据量非常庞大，数据交叉现象时有发生，繁多的数据信息会在一定程度上影响和制约这个系统的数据信息的分析处理和数据的更新，随着存储数据的增多，出现问题的几率也越来越大，降低了数据处理的安全性和准确性，对系统的数据库进行统一管理，保证系统数据的唯一性势在必行。 4大数据在电力自动化系统中的具体应用 4.1电网基础建设的自动化与智能化 在当前我国国民经济不断发展的背景下，我国各个城市地区的现代化建设程度也快速加深，社会各个行业和人们日常生活中对于电力的需求也出现了显著增加。在这种发展趋势下，我国各个地区的电网基础建设项目也逐渐增多。而如果能够将大数据技术融入到电网基础建设项目中，就能够显著提高项目建设过程中的数据储存困难和信息处理效率不高等问题。这主要是因为大数据技术的应用能够最大程度的收集电网基础建设项目中的各类现场信息，并使用自动对比等可行性较强的数据挖掘技术来对现场产生的各类信息进行全面的分析，最终实现建设项目的智能化管理和自动化处理。 4.2基于大数据的电网运行可视化监控 在整个输变电网络中有大量的设备、及检测点，通过传感器实时从各设备上采集设备运行指标及输变电的电压、电流、负载状态监测指标等，通过大数量的实时处理平台进行数据提取、加工及整合，再通过可视化大屏实时展示各设备及监测点的运行，对于设备及检测点数据的异常及时预警，及时处理。同时将设备的运行数据及检修数据进行整理分析形成知识库，以此知识库通过大数据处理技术及数据挖掘进行设备生命周期预测、设备异常问题检修处理方法推荐、设备检修周期以可能问题预测，以及对电力设备资产管理、设备运检管理、设备技术管理、技改大修管理等的大数据支撑。 4.3大数据在故障预测中的应用